Les capteurs capacitifs atteignent le noyau

14/09/2016

Le Hydrostatic Leveling System CHLS4 capacitif de Micro-Epsilon est un système de mesure hautement précis appliqué entre autres sur les accélérateurs de particules. Le système fonctionne selon le principe ancestral du niveau à eau et sert au contrôle des variations de niveau du système de tuyauterie souterrain où il permet de détecter les plus petites divergences de hauteur au moyen d'un niveau d'eau en corrélation immédiate et d’une grande fiabilité de l’ordre du submicromètre.

Le Hydrostatic Leveling System CHLS4 comprend un boîtier en acier en deux parties dont la partie supérieure contient un capteur. Celui-ci mesure de haut en bas la distance par rapport à la surface de l'eau se trouvant dans la partie inférieure, à savoir dans le récipient à eau. Les parties supérieure et inférieure sont vissées l'une à l'autre de manière étanche de sorte que l'arrivée et la sortie de l’eau peuvent uniquement s’écouler par les tuyaux flexibles latéraux conduisant l'eau. Plusieurs systèmes sont connectés par le biais de ces tuyaux pour obtenir des mesures. La surface de l'eau dans le «récipient à eau» se stabilise après un certain temps selon le principe du niveau à eau.

Le procédé de mesure capacitif fonctionne selon le principe du condensateur à plaques idéal. Etant donné que le système de mesure dépend non seulement de la distance entre les plaques mais également réagit au changement du diélectrique dans la fente de mesure, l'environnement des capteurs capacitifs doit être propre et sec pour obtenir des résultats hautement précis. Considérant que les conditions environnantes au niveau des fondations de l’accélérateur de particules sont particulièrement concernées par l'humidité et le rayonnement radioactif, elles constituent un défi dans le cadre de cette tâche de mesure. Ce boîtier de protection du CHLS4 insérant le capteur, est équipé d'un élément de capteur plan et chauffé. La température de cet élément dépassant toujours de quelques degrés celle de son environnement, il reste donc sec. Le niveau se laisse surveiller à travers l'élément de capteur en permettant une mesure de distance précise à la surface de l'eau. Lors d’expérimentation avec le rayonnement radioactif, seul le capteur se trouve dans la plage de rayonnement. Tous les autres composants tels que le câble et l'électronique se trouvent à l'extérieur et permettent une maintenance conviviale du système.

L'accélérateur de particules au CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) est le plus grand accélérateur de particules et le plus puissant au monde. Le Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire est L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, dont le centre pour la recherche fondamentale physique est un des plus grands au monde. Le plus puissant accélérateur de particules au monde a été construit dans un tunnel circulaire de 27 kilomètres de circonférence, il est situé à plusieurs centaines de mètres de profondeur sous la frontière entre la France et la Suisse.

De tels accélérateurs de particules constituent l'application prédestinée pour le Hydrostatic Leveling System CHLS4 capacitif. Le CHLS4, équipé des capteurs capacitifs, assure la même hauteur aux tuyaux traversés par les particules. Cependant, la hauteur des fondations en béton des piliers sur lesquels sont montés les tuyaux est soumise aux mouvements naturels du sol. La hauteur des stations de mesure dans le système de tuyaux long de plusieurs kilomètres, doit donc être contrôlée en permanence et atteindre une précision inferieure au micromètre. C'est la seule façon d'obtenir la sécurité fonctionnelle ultime et l’efficacité requise lors de la collision des particules. Les piliers en béton ont été érigés à une distance d'environ six à huit mètres. Sur leur base se trouve le CHLS4. En plus, un capteur est utilisé pour chacune des bases en béton . Ces capteurs sont reliés les uns aux autres par le biais d'un système de tuyaux flexibles. A l'instar du niveau à eau conventionnel, le niveau de l'eau permet de détecter tout changement de hauteur avec la plus grande précision.

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